无机化学：碱金属与碱土金属

1、碱金属与碱土金属,第1节 一般性质,一、所形成的化合物多为离子型化合物（除Li,Be外,以Be为例,1、共价性强，BeF2 带有共价性； 2、水解性，Be2+离子只能在酸性溶液中存在，否则水解； 3、配合性质，形成的配合物的数目比其他的元素多； 4、聚合性质，4BeAc2 + H2O = Be4OAc6 + 2HAc,二、M+、M2+均为抗磁性的、无色的。 原因：次外层均为8e 构型，无成单电子，亦无电子的迁移。 Na2O2 有颜色，因其晶体缺陷,三、焰色反应,锂,铷,锶,钙,铜,硼,钡,钾,第2节 单质,一、性质,这些金属单质都具有银白色的金属光泽，具有良好的导电性和延展性。 由于碱土金属的

2、金属键比碱金属的金属键要强，所以碱土金属的熔沸点、硬度、密度都比碱金属高得多,1、金属活泼性,同一主族，从上到下，活泼性依次增强 ，但是Li和Cs的标准电极电势相比较,2、强还原性,3、与水作用,Mg与水反应缓慢，但加入NH4Cl后，速率明显加快,钾与水反应,二、单质的制备,1、融盐电解：此法可制备 Li、Na、Mg、Ca、Ba 问题：加入CaCl2有何作用,CaCl2的作用,电解熔融的NaCl,2、高温还原： 此法制备 K、Rb、Cs KCl Na = NaCl K(g) 2 RbCl Ca = CaCl2 Rb (g) 2 CsCl Ca = CaCl2 Cs (g) 问题: 不活泼的金属

3、为何可置换活泼金属,钾的沸点(766 C)比钠的(890 C)低，当反应体系的温度控制在两沸点之间，使金属钾变成气态，金属钠和KCl、NaCl 仍保持在液态，钾由液态变成气态，熵值大为增加，反应的 TrSm 项变大，有利于rGm变成负值使反应向右进行。 同时，钾为蒸气状态，设法使其不断离开反应体系，让体系中其分压始终保持在较小的数值，有利于反应向右进行,第3节 化合物,一、离子型氢化物（除Be、Mg,LiH NaH KH RbH CsH 90.4 57.3 57.7 54.3 49.3,1、均为白色晶体，热稳定性差,2、还原性强,3、剧烈水解,4、形成配位氢化物,氢化铝锂,LiAlH4受潮时强

4、烈水解,二、氧化物,正常氧化物 多数为白色固体，K2O（淡黄）、Rb2O（亮黄）、Cs2O(桔红)；熔点：IIAIA；硬度IIAIA，所以BeO、MgO作耐火材料和金属陶瓷，BeO还有反射放射线的能力，常用作原子反应堆外壁砖块材料,过氧化物和超氧化物 除Be外IA、IIA均能形成过氧化物（离子型） 除Li、Be、Mg外，IA、IIA能形成超氧化物，颜色，磁性,性质 （1）室温下，均能与水和稀酸反应： Na2O2+2H2O2NaOH+H2O2 Na2O2+H2SO4Na2SO4+H2O2 2KO2+2H2O2KOH+H2O2+O2 2KO2+2H2SO42K2SO4+H2O2+O2,2）与CO2

5、的反应： 2Na2O2+2CO22NaCO3+O2 4KO2+2CO22K2CO3+3O2,因此，过氧化物和超氧化物常用作防毒面具、高空飞行、潜水的供氧剂。Na2O2为常用的过氧化物，纯的为白色，工业品带浅黄；在碱性介质中是强氧化剂，常作矿熔剂。如： 2Fe(CrO2)2+7Na2O2 2Na2CrO4+Fe2O3+3Na2O 还可用于纺织、纸浆漂白。Na2O2熔融分解，但遇到棉花、Al粉等还原性物质，会爆炸，故使用Na2O2要小心,低温下，臭氧O3和粉末状无水碱金属（除Li外）氢氧化物反应，用液氨提取可得红色的MO3固体： 3MOH(s)+2O3(g)2MO3(s)+ MOHH2O(s)+1

6、/2 O2(g) 室温下分解： MO3MO2+ 1/2 O2 遇水： 4MO3+2H2O4MOH+5O2 Cs形成的低氧化物有Cs7O(青铜色)、Cs4O(红色)、Cs11O3（紫色），Cs（3+x）O等,臭氧化物和低氧化物,三、氢氧化物,IA和IIA中（除BeO、MgO外）直接与水形成对应氢氧化物。白色固体，易潮解，在空气中吸收CO2或碳酸盐，称荷性碱。 LiOH NaOH KOH RbOH CsOH 中强碱 强碱 强碱 强碱 强碱 Be(OH)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Sr(OH)2 Ba(OH)2 两性 中强 强 强 强 Be(OH)2+2H+Be2+2H2O Be(OH)2+

7、2OH-Be(OH)42,卡特里奇以“离子势”来衡量阳离子极化作用的强弱。 = Z/r nm pm MOH MO + H+ MOH M+ + OH 在M-OH中，若R的值大，其极化作用强，氧原子电子云偏向M，使O-H键极性增强，则呈现酸式解离；若M的值小，M-O键极性强，则成碱式解离,氢氧化物酸碱性的确定,四、盐类,1、盐类的共同特点,重要盐类：卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐,晶体类型：绝大多数是离子晶体，但碱土金属卤化物有一定的共价性； 一般无色或白色； 溶解度：碱金属盐类一般易溶于水； 碱土金属盐除卤化物、硝酸盐外多数难溶。 热稳定性：较高,2、盐类的溶解性,巴素洛规则：阴阳离子电荷绝对值

8、相同, 阴阳离子半径较为接近则难溶，否则，易溶,比较一下两组溶解度,LiF LiI; BaSO4 BeSO4,对于IIA族的化合物溶解度变化如下,3、含氧酸盐的热稳定性,硝酸盐热分解,锂和碱土金属离子的极化能力较强，其硝酸盐热分解为,4 LiNO3 = 2 Li2O 4 NO2 O2 2 Mg(NO3)2 = 2 MgO 4 NO2 O2,其它碱金属硝酸盐受热分解的产物为亚硝酸盐和O2,2 NaNO3 = 2 NaNO2 O2,500,在更高的温度分解则生成氧化物、氮气和氧气,4 NaNO3 = 2 Na2O N2 5 O2,800,碳酸盐热分解,MCO3(s) = MO(s) CO2,碳酸盐

9、的热稳定性取决于M离子的反极化能力,物质 BeCO3 MgCO3 CaCO3 SrCO3 BaCO3,分解温度 / K 298 813 1183 1563 1663,愈 来 愈 难 分 解,第4节 锂的特殊性及对角线规则,锂和镁的氢氧化物LiOH和Mg(OH)2的溶解度都很小，而其它碱金属氢氧化物都易溶于水。 锂与镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都是难溶盐，而碱金属的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都易溶于水。例如，氟化钠的溶解度约是氟化锂的10倍，磷酸钠的溶解度约是磷酸锂的200倍,一、Li、Mg 的相似性,4 Li O2 = 2 Li2 O 2 Mg O2 = 2 MgO,6 Li N2 = 2 Li3N 3 Mg N2 = Mg3N2,2 Mg(NO3)2 = 2 MgO 4 NO2 O2 4 LiNO3 = 2 Li2O 4 NO2 O2 2 NaNO3 = 2 NaNO2 O2,LiClH2O = LiOH HCl M